[發明專利]一種基于Allan方差理論的電流互感器狀態診斷方法

在審

• 申請號: 201710999925.5
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107784170A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 朱濤;陳根軍;趙明;段榮華;金朝意
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司;南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06K9/62;G01R35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本申請涉及需求響應領域，特別是涉及一種基于Allan方差理論的電流互感器狀態診斷方法。

背景技術

光纖電流互感器(Fiber optic current transducer,FOCT)克服了電磁式電流互感器、羅斯線圈和磁光玻璃等電子式電流互感器在準確度、動態范圍以及直流測量等方面的局限性，不但基波測量準，而且直流以及各次諧波都能準確測量，具有動態范圍寬、絕緣性能好、測量精度高等優點，可以滿足電能計量、電能質量監測、保護控制、故障錄波以及電網動態觀測等領域不斷發展的需求，代表了電流互感器的發展方向，已經成智能電網的重要組成部分。

光纖電流互感器在運行中受到電、熱、機械、環境等各種因素的作用，其性能逐漸劣化，最終導致故障，急需開展光纖電流互感器狀態診斷技術研究。

發明內容

本發明的目的是，提供一種基于Allan方差理論的電流互感器狀態診斷方法，用于評估光纖電流互感器各類隨機誤差和噪聲狀態，辨識各類隨機誤差統計特性，并計算出用于表征各種隨機誤差的系數，并識別噪聲誤差源。

為了實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：

一種基于Allan方差理論的電流互感器狀態診斷方法，將Allan方差用于評估光纖電流互感器(FOCT)隨機誤差和噪聲狀態，辨識隨機誤差統計特性，得到表征隨機誤差的系數，并識別噪聲誤差源，所述方法包括：

步驟S1，確定光纖電流互感器組成及基本分類；

步驟S2，分析光纖電流互感器波的傳播過程；

步驟S3，考慮環境因素和自身因素對光纖電流互感器的影響，確定光纖電流互感器噪聲特征分類；

步驟S4，構建基于Allan方差的光纖電流互感器狀態診斷分析模型；

步驟S5，根據Allan方差計算結果診斷互感器狀態，并實現自身故障定位。

本發明所述的基于Allan方差理論的電流互感器狀態診斷方法，步驟S1中所述光纖電流互感器包括寬譜光源、保偏光纖、偏振器、電光調制器、信號處理單元，涉及的信號傳輸及處理環節包括光電轉換、電光轉換；步驟S1中所述光纖電流互感器基本分類，根據光纖傳感頭的結構，分為反射式FOCT及Sagnac式FOCT。

本發明所述的基于Allan方差理論的電流互感器狀態診斷方法，步驟S2中所述光纖電流互感器波的傳播過程，分別分析反射式FOCT及Sagnac式FOCT波的傳播過程。Sagnac式光纖電流互感器中波的傳播過程可以描述如下：光源發出的光經過耦合器進入集成光學芯片，經過偏振器起偏為線偏光，通過集成光學芯片中的分束器器分成兩路，分別以正負45°夾角進入波片(順時針光波為正45°，逆時針光波為負45°)，分別被1/4波片轉換成左、右旋圓偏振光沿相反方向進入低雙折射保偏光纖傳感頭，電流引起的磁場Faraday效應使兩束圓偏振光的偏振面發生旋轉，然后再次經過另一個1/4波片，重新轉換成線偏振光返回，并發生干涉。由于干涉的兩束光偏振面旋轉的角度大小相等方向相反，其相位差為兩倍的Faraday相移，通過采用數字閉環信號調制技術，檢測輸出光的相位差就能得到待測電力線的電流量信息。

反射式光纖電流互感器中光波的傳播過程可以描述如下：光源發出的光波經過耦合器后由偏振器起偏，形成線偏振光，線偏振光以45°注入保偏光纖，被均勻地注入到保偏光纖的x軸(快軸)和y軸(慢軸)傳輸，當這兩束正交模式的光波以45°夾角經過λ/4波片后，分別轉變為左旋和右旋的圓偏振光，進入傳感光纖。在傳感光纖中，由于傳導電流產生磁場法拉第效應，這兩束圓偏振光以不同的速度傳輸；經傳感光纖端面的鏡面反射后，兩束圓偏振光的偏振模式互換(即左旋光變為右旋光，右旋光變為左旋光)，再次穿過傳導光纖，并再次和電流產生的磁場相互作用，使產生的相位加倍，這兩束光再次通過λ/4波片后，恢復為線偏振光，原來沿保偏光纖x軸和y軸進入波片的光波，此刻分別沿y軸和x軸射出波片，并在起偏器處發生干涉。

本發明所述的基于Allan方差理論的電流互感器狀態診斷方法，步驟S3中所述考慮環境因素和自身因素對光纖電流互感器的影響，確定光纖電流互感器噪聲特征分類，FOCT受環境因素及自身因素的影響，所體現出的噪聲特征也基本相同，FOCT數據的噪聲特征主要體現為如下幾類：角度隨機游走噪聲、偏值不穩定性噪聲、速率隨機游走噪聲、速率斜坡噪聲、量化噪聲、正弦噪聲。